中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的肖正國教授團隊近日開發(fā)出一種名為“弱空間限域”的新型制備方法，成功研制出晶體顆粒更大、更耐高溫的全無機鈣鈦礦薄膜。該成果使LED亮度突破116萬尼特，并實現(xiàn)了超過18萬小時的使用壽命，為鈣鈦礦材料在發(fā)光器件領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了重大進展。

鈣鈦礦是一種具有優(yōu)異性能的新型功能材料，具備高發(fā)光效率、低成本以及可靈活加工等優(yōu)勢，在太陽能電池、發(fā)光二極管和光電探測器等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于傳統(tǒng)鈣鈦礦材料中電子與空穴難以有效復(fù)合發(fā)光，科研人員通常采用“強空間限域”策略，例如將材料尺寸縮小至納米級或制成極薄的薄膜，以提升發(fā)光效率。但這類方法往往導(dǎo)致LED亮度受限、使用壽命短，難以滿足實際應(yīng)用需求。

針對上述問題，肖正國研究團隊創(chuàng)新性地提出了“弱空間限域”思路。他們在鈣鈦礦材料中引入兩種特定添加劑——次磷酸與氯化銨，并結(jié)合高溫退火工藝，成功制備出晶體結(jié)構(gòu)更完善、缺陷密度更低的新型鈣鈦礦薄膜。這種材料具有更高的內(nèi)部有序性，克服了傳統(tǒng)小晶體制備過程中存在的缺陷問題，從而顯著提升了LED器件的發(fā)光效率與穩(wěn)定性。

實驗數(shù)據(jù)顯示，該新型鈣鈦礦LED的發(fā)光效率超過22%，已達到當(dāng)前商業(yè)化顯示產(chǎn)品的水平。其極限亮度高達116萬尼特，遠超目前市場主流OLED及LED屏幕。按照日常使用平均亮度100尼特計算，其理論壽命超過18萬小時，完全符合商業(yè)LED產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。

這一技術(shù)突破不僅解決了鈣鈦礦LED長期以來在效率與穩(wěn)定性之間難以兼顧的問題，也為未來高端顯示、超高亮度照明等領(lǐng)域的技術(shù)革新提供了新路徑，有望推動發(fā)光器件行業(yè)邁向更高水平。